開環配置不監視或測量其輸出信號的狀態，因為沒有反饋

在上一篇關于電子系統的教程中，我們看到可以定義一個系統作為指導或控制輸入信號以產生所需輸出條件的子系統的集合。

任何電子系統的功能是自動調節輸出并將其保持在系統所需的輸入值或“設置”點”。如果系統輸入因任何原因而發生變化，系統的輸出必須做出相應的響應并自行改變以反映新的輸入值。

同樣，如果發生某些事情干擾系統輸出而不改變輸入值，輸出必須通過返回其先前的設置值來響應。過去，電氣控制系統基本上是手動或所謂的開環系統，內置很少的自動控制或反饋功能來調節過程變量，以保持所需的輸出水平或值得。

例如，電動干衣機。根據衣服的數量或濕度，用戶或操作員會將計時器（控制器）設置為30分鐘，在30分鐘結束時，干衣機將自動停止和關閉，即使衣服仍在濕潤或潮濕。

在這種情況下，控制動作是手動操作員評估衣服的濕度并相應地設定過程（干燥器）。

所以在這個例子中，干衣機是一個開環系統，因為它不監控或測量輸出信號的狀況，即衣服的干燥程度。然后干燥過程的準確性或干燥衣服的成功將取決于用戶（操作員）的經驗。

然而，用戶可以調整或微調系統的干燥過程。時間通過增加或減少時間控制器干燥時間，如果他們認為不會滿足原來的干燥過程。例如，將定時控制器增加到40分鐘以延長干燥過程。考慮以下開環框圖。

開環干燥系統

然后，開環系統，也稱為非反饋系統，是一種連續控制系統，其中輸出對輸入信號的控制動作沒有影響或影響。換句話說，在開環控制系統中，輸出既不測量也不“反饋”以與輸入進行比較。因此，無論最終結果如何，開環系統都應忠實地遵循其輸入命令或設定點。

此外，開環系統不知道輸出條件，因此無法自我糾正當預設值漂移時可能產生的任何錯誤，即使這會導致與預設值的偏差很大。

開環系統的另一個缺點是它們配備不足以處理干擾或變化。可能降低其完成所需任務的能力的條件。例如，烘干機門打開并且熱量損失。時間控制器持續整整30分鐘，但在干燥過程結束時衣服沒有被加熱或干燥。這是因為沒有信息反饋來維持恒定的溫度。

然后我們可以看到那個開放環路系統錯誤會干擾干燥過程，因此需要用戶（操作員）的額外監督注意。該預期控制方法的問題在于，用戶需要經常查看過程溫度，并且每當干燥過程偏離其期望的衣物烘干值時采取任何校正控制動作。這種類型的手動開環控制在實際發生錯誤之前作出反應稱為前饋控制

前饋控制（也稱為預測控制）的目標是測量或預測任何潛在的開環擾動，并在受控變量偏離原始設定點之前手動補償它們。因此，對于上面的簡單示例，如果烘干機門打開，它將被檢測并關閉，從而允許干燥過程繼續。

如果使用正確，如果用戶很快響應錯誤情況（門打開），在30分鐘結束時從濕衣服到干衣服的偏差將是最小的。但是，如果系統發生變化，這種前饋方法可能不完全準確，例如在30分鐘過程中沒有注意到干燥溫度下降。

然后我們可以定義“開放”的主要特征-loop系統“as as：

實際值和期望值之間沒有比較。

An開環系統對輸出值沒有自動調節或控制動作。

每個輸入設置確定控制器的固定操作位置。

外部條件的變化或干擾不會導致直接輸出變化（除非手動更改控制器設置）。

任何開環系統都可以表示為多個級聯塊串行或帶有輸入和輸出的單個框圖。開環系統的框圖顯示，從輸入到輸出的信號路徑表示沒有反饋回路的線性路徑，對于任何類型的控制系統，輸入的名稱為θi和輸出θo。

通常，我們不必操縱開環程序框圖來計算其實際傳遞函數。我們可以從每個框圖中寫下正確的關系或方程，然后從這些方程中計算出最終的傳遞函數，如圖所示。

開環系統

因此，每個區塊的轉移功能是：

整體傳遞函數如下：

然后開環增益是簡單地給出：

當 G 表示傳遞函數系統或子系統，它可以改寫為： G（s）=θo（s）/θi（s）

開環控制系統通常用于需要借助“開 - 關”信號對事件進行排序的過程。例如，洗衣機需要將水切換為“ON”，然后當滿水時切換為“OFF”，接著將加熱器元件切換為“ON”以加熱水然后在合適的溫度下切換為“OFF”，

這種類型的“開 - 關”開環控制適用于負載變化緩慢且過程非常緩慢的系統，需要不經常改變控制動作。操作員。

開環控制系統摘要

我們已經看到控制器可以操縱其輸入以獲得對系統輸出的預期效果。輸出對輸入信號的控制動作沒有影響或影響的一種控制系統稱為開環系統。

“開環系統” “輸出信號或條件既不被測量也不被”反饋“，以便與輸入信號或系統設定點進行比較。因此，開環系統通常被稱為“非反饋系統”。

此外，由于開環系統不使用反饋來確定是否實現了所需的輸出，因此它“假設”為輸入的期望目標是成功的，因為它無法糾正它可能產生的任何錯誤，因此無法補償系統的任何外部干擾。

開環電機控制

所以例如，假設直流電機控制器如圖所示。電動機的旋轉速度取決于電位計提供給放大器（控制器）的電壓。輸入電壓的值可以與電位計的位置成比例。

如果電位器移動到電阻的頂部，最大正電壓將提供給代表全速的放大器。同樣，如果電位器抽頭移動到電阻的底部，則將提供零電壓，表示速度非常慢或停止。

然后電位器滑塊的位置代表輸入，θi 由放大器（控制器）放大，以設定速度 N 驅動DC電機（過程），表示系統的輸出θo。電機將繼續以由電位器位置確定的固定速度旋轉。

由于從輸入到輸出的信號路徑是不構成任何環路一部分的直接路徑，因此整體增益為系統將從電位器，放大器，電機和負載獲得各個級聯的級聯值。顯然，電機的輸出速度應與電位器的位置相同，使系統的整體增益為1。

然而，電位器，放大器和電機的單獨增益電源電壓或溫度的變化可能隨時間而變化，或者電機負載可能會增加，表示對開環電機控制系統的外部干擾。

但用戶最終會意識到系統的變化性能（電機速度的變化）可以通過相應地增大或減小電位器輸入信號來校正它，以保持原始或所需的速度。

這種“開環電機控制”的優點是它具有潛在的廉價和易于實現的特點，使得它非常適用于定義明確的系統，輸入和輸出之間的關系是直接的，不受任何外部干擾的影響。不幸的是，這種類型的開環系統是不適當的，因為系統中的變化或干擾會影響電動機的速度。然后需要另一種形式的控制。

在下一個關于電子系統的教程中，我們將看一下將一些輸出信號反饋到輸入的效果，以便系統控制基于實際值和期望值之間的差異。這種類型的電子控制系統稱為閉環控制。